弱磁智能锁系统设计与实现
摘要：停车场是现代人们使用交通工具所需的必不可少的产物，然而随着计算机、互联网信息产业的发展，物联网的诞生将信息产业又推向另一高潮，物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统。物联网可以连接显现实物理空间和虚拟信息空间，渗透到人类的各行各业和日常生活的各个方面。所以，基于物联网技术的感知系统停车场是现在智能停车场的改善和飞跃。本文设计一个弱磁智能地锁，基于弱磁传感器的无线自组网智能地锁在中心城区的停车需求量大的停车场部署后，可以有效解决车辆停车的严格管控，同时更有效的支持停车位的预定，从而使百姓像提前预定酒店一样预定停车位成为可能，根据停车位的实际状况选择出行方式。这样不仅能最大程度的解决停车难的问题，而且可以缓解交通压力，实现一对多的控制方式。
关键词：停车场；物联网；感知系统；弱磁智能锁
目 录
1 引言 2
2 系统需求分析 2
2．1基于无线射频车位检测系统设计 2
2．2基于嵌入式的停车场的自动化管理系统 3
2. 3基于物联网的感知停车系统 3
3 系统组成 3
3．1 系统的感知层 4
3．1．1 弱磁传感器检测车位 4
3．1．2 传感器节点的供能探讨 6
3．2 系统网络层 9
3．2．2 无线传感网络的特点 10
3．2．3 无线通信技术 10
3．3 系统应用层 12
3．3．1 停车位管理软件 13
3．3．2 LED显示屏 14
3．3．3 总体设计数据处理流程图 15
4 系统总结 15
5参考文献 16
1 引言
目前在大中型城市停车难已经成为了不可回避的话题，尤其是中心城区的大型医院、商业综合体、车站的停车场更是车满为患。而停车难的周围路段人多车多又造成了一系列交通问题。诸如，交通拥挤、能源浪费、路边违法停车甚至交通事故等等。目前为了缓解中心城区的停车压力，很多停车场实现了在线查看空余停车位、识别车牌自动缴费等先进技术。但是却不能对单个车位进行管控，这样就限制了对停车场内部车辆停放的有效管理，而且不能满足预定车位的需求，之前查看的空余停车位很可能在你到达停车场已经全部停满。基于弱磁传感器的无线自组网智能地锁，主要针对中心城区停车需求量巨大的停车场，使得停车位可以提前预定，又可以使得每个停车位都能合理的管控。目前市场上的智能地锁主要是通过遥控器控制地锁的升降，主要运用于家庭小区停车位，不适用于大规模商用停车场。
随着生活水平不断提高，私家车数量日益增多，停车问题日渐突出。随着停车需求与日俱增，国内如雨后春笋般不断新建了各种大型、超大型的停车场。目前，无论在写字楼还是在生活小区的建设规划中，均充分考虑了停车位的规划配备。但是传统的停车场管理系统已经不能适应大规模停车场的管理了，主要存在的问题是：在较大的公共停车场内，车主无法快速有效地寻找到停车位，这样既浪费了车主时间，也对停车场的运营造成影响；停车场的规模越来越大，车辆数量的增加使得管理难度的加大，在车辆的安全方面无法得到保证、停车场作为大众生活不可缺少的一部分。社会对于停车场新型管理系统产生了强大的市场需求，因此，各国已经开始运用先进的技术来开发一个智能化的管理系统。目前，各国采取的先进的技术，例如：信息技术、数据通讯传输技术以及计算机技术来建立相应的停车诱导系统和停车场智能管理系统。交通管理部门通过停车服务热线、停车诱导显示屏、停车服务网和交通广播网等载体发布停车信息，使泊车者能可靠、高效地找到合适的车位，同时也对不熟悉该地区的驾驶员提供服务，从而有效减少乱停乱放、占用非停车用地的现象，同时停车需求在时间和空间上分布不均匀的矛盾也得到缓解，避免由于寻找停车场而产生的无效交通流以及由此带来的公共安全危害，使人们拥有一个安全有序的出行环境。
国内很多停车场的管理还是依靠最简单的手工作业方式，而这种传统的数据管理仍采用人工簿册式的管理方式，查阅不方便，无法有效管理，工作效率低，检索和使用困难，而且信息的分析处理也是以定性分析为主，无法合理有效地规划停车场的位置、车位数、合理性。在目前国内停车场管理中发现以下问题：泊车等候的时间太长；人工现金收费的漏洞较大；收费的透明度低，不便于管理；不合理的车位规划导致车辆进出难度提高；经常出现车位的抢占问题等。
随着物联网的兴起，感知、智能化的停车管理系统是必然的发展趋势，在道路口实时发布车位有关信息，在停车场内实现停车诱导，无线接收传送信息，低廉价设计，实现真正的智能管理。本论文主要针对我院的停车场设计一个简单化、智能化的、低廉价的停车系统，主要从物联网的三个层次出发设计一个清晰明了的停车管理系统，实现对停车场的感知、智能化管理。
弱磁智能锁系统的设计和实现，通过无线通信技术采集停车场上车辆有无信息、磁场变化等数据信息。在无线传感器网络中，弱磁传感器节点被布置在智能锁上的合适位置，每个弱磁传感器节点的传感器实时采集所在停车位区域内的环境参数，并把这些数据传输到汇聚节点，同时弱磁节点判断当前磁场变化强度来检测有无车辆，使减速电机限位控制模块做出相应的工作状态。通过Tinyos操作平台的终端打印采集到的数据，从而实现对停车位区域车辆信息的实时获取和各模块工作状态的功能。整个研究内容有如下几个模块：无线弱磁节点模块，汇聚节点模块的设计，减速电机限位控制模块的设计，软件模块的设计；
（1）无线弱磁节点模块：底层数据的实时采集是保障系统是否正常运行的基础。在本设计中，采用磁阻传感器，对车辆数据检测采集，进行相关的信号调理电路设计以及串口电平转换电路组成，以及相关的数据采集软件编写。
（2）汇聚节点模块的设计：此模块的设计是整个智能锁系统能否正常运行的核心问题。数据汇聚节点的主要功能是接收数据采集传感器节点发送过来的检测信息，并进行判断要求减速电机限位控制模块做出响应（智能锁上升或下降）。
（3）减速电机限位控制模块的设计：1.无线弱磁节点模块自我判断有无车辆存在，控制减速电机限位模块进行响应。2.通过上位机发送指令控制减速电机限位控制模块做出响应。
（4）软件模块的设计
软件模块包括数据采集传感器节点的软件设计、汇聚节点软件设计以及汇聚节点通过无线通信传输的软件设计。
所述车辆检测数据包括停车位号，即节点号，停车总数量，蓄电池电压，停车位状态（有无车），诊断数据。无线弱磁节点包含弱磁传感器模块并通过I2C串行总线连接，与减速电机限位控制模块通过接线端子接插件相连。减速电机限位控制器与蓄电池、减速电机、两个限位开关相连。
